TIPS

2017.02.21
vol.60

WEB

node.jsに触れてみよう サーバーサイドJSとは

vol.60 node.jsに触れてみよう サーバーサイドJSとは

こんにちは。ウェブエンジニアの毛利です。
私がウェブ制作に携わるようになった2013年頃から2017年にかけて、ウェブ開発を取りまく環境が目まぐるしく変化していると感じます。
PCブラウザの急速な進化、マルチブラウザ化、非Flash化、スマートフォンサイト、レスポンシブデザイン、HTML5、CSS3、javaScript ES6など、ウェブに関するキーワードはたくさんあります。
ブラウザのシェアはInternet Exprolerが大多数を占めていた頃から比べると2017年現在では様々なブラウザが使用されるようになり、シェア率もGoogle ChromeがIEを抜いてしまいました。
iPhoneの販売により、スマートフォンが急速に普及し、今やスマートフォンを持っているのが当たり前になっています。

マルチブラウザ化、進む非Flash

現在ではいわゆるレガシーブラウザ(IE6やIE7などシェア率の高かった古いブラウザ)の対応より、レスポンシブ、クロスブラウザ、マルチブラウザ対応が大きな割合を占めます。
インターネットを閲覧するための環境が変わったのに合わせて、それを開発環境も変化をしていきました。
iPhoneに搭載されているiOSはPCブラウザで当たり前だったFlashを非採用にし、Android OSも段階的にFlashを廃止していきました。スマートフォンの普及により、それに合わせたWeb設計が基準となったため、ウェブコンテンツの非Flash化が急速に進みます。

注目されるJavaScript

そこで注目を集めるようになったのがJavaScript。元々リッチコンテンツの表現を担っていたFlashが廃止になり、JavaScriptでその代わりを行おう、という方向にシフトしていきました。
そこで登場したのが数々のJavaScriptライブラリです。現在ウェブ制作の現場では当たり前のように使うようになったjQueryが最も有名です。
そのjQueryも2016年に3.x系にメジャーアップデートし、そのコンセプトも以前とは異なり、レガシーブラウザの対応廃止し軽量化、パフォーマンス重視と大きく方向性がシフトしました。
最近では制作をより効率化するかつパフォーマンスをよくするために様々なライブラリ、フレームワーク、実行環境が開発されています。その中でも「サーバーでJavaScriptを実行できる環境が作れる」node.jsに注目しました。

「サーバーサイドJS」と呼ばれるnode.js。
それは一体何なのか、どんな特徴を持っているのか、Apacheを始めとしたいわゆるWebサーバーとはどう異なるのかをキーワードに注目します。

node.jsとは

node.jsとは

サーバーでJavaScript実行するための環境のひとつです。
現状ではサーバーサイドJSといえばnode.jsといっていいほど代表的なものとなっています。
「サーバーでJavaScript実行するための環境」というのがいまいち要領を得ない部分があったのですが、個人的にはApacheやnginxといったWebサーバーを比較対象にして考えました。

・node.jsを使えば、サーバー側でjavaScriptを実行することができるようになる。
・javaScriptでWebサーバーを立てる事ができるので、ウェブサイトを公開する環境としても使える。

捉え方によっては、少し乱暴ですがひとつの機能として「Apacheの代わりのようなことができる」という理解です。
実際には特徴や得意なことが全く異なるため、完全な代替とは少し異なります。

node.jsが台頭した背景

C10K(クライアント1万台)問題

C10K(クライアント1万台)問題

サーバーのハードウェアスペックの問題なくても、サーバーパンクを起こす現象のことです。
問題としてはこれが大きく、解決策のひとつとしてnode.jsが登場しました。

C10K問題

ノンブロッキングI/O

これまでのApacheではリクエスト処理は1つのクライアント処理に対し1つのスレッドを立てて処理をしています。
これではクライアントが大量になったとき、スレッドもクライアントの数だけ立ち上がり、メモリを大量消費します。(同期I/O)
対策としてイベント駆動型構造にすることでシングルスレッドのまま処理を行うことにしました。
イベント駆動型とは、1つのスレッドで多数のリクエストをループして処理をすることです。
これはNginxにも取り入れられている方法です。(非同期I/O)
今度は負荷の大きな処理をした時、それを待つために処理が遅くなってしまいます。
その処理を待っている間別の処理をしてしまおう、というのがノンブロッキングの考え方です。
Node.jsは非同期、ノンブロッキングI/Oを採用しています。

Node.jsとは 公式サイト
初心者向け!3分で理解するNode.jsとは何か?
ブロッキングI/O ノンブロッキングI/O

node.jsでできること

では、node.jsは何ができて何が得意なのか、何が苦手なのか、
どういう使い方ができるのかに触れていきます。

メリット

・言語間の壁がない
フロントエンド、バックエンドを同様の言語で扱えることで習熟コストを下げることが可能です。
フロントエンドエンジニアがサーバを扱う敷居が下がったともいえるでしょう。

・リアルタイム処理(非同期)に長けている
ノンブロッキングI/Oを採用しているため非同期処理が得意です。
スペックの低いサーバーでもシングルスレッドで性能を十分に発揮できます。
リアルタイムアプリケーション(チャットアプリやリアルタイム通知など)に向いています。

デメリット

・導入コスト
有名な共用サーバーなどではデフォルトでnode.js環境を提供していないことがほとんどです。
導入にはVPSなどの環境でサーバーを構築する必要があります。

・サーバースペックが余る
シングルスレッド駆動のため、デフォルトのままでは
マルチコアのサーバーの性能をフルに活かせません。

node.jsの利用例

・リアルタイムWeb、通知
ソーシャルゲームなど更新や通知などをリアルタイムで行うような処理。

[大図解]ピグライフはこう動いている

・チャットWebアプリ
Socket.ioを利用して簡単にチャットシステムを構築

チャットを作りながら学ぶSocket.IO

node.jsを使うフレームワーク「Express」

node.jsを使うフレームワーク「Express」

node.jsにはExpressというフレームワークがあります。node.jsを使った開発を最小限かつ高速に実現することができます。
View Engineを使うことができるため、HTMLで見た目をつくりながらnode.jsを使ったWebアプリケーションを構築することができます。

Express 公式

node.jsを取り入れている企業

PaypalやNASAはバックエンドにnode.jsを取り入れています。
これだけ大きな企業、組織が実際に取り入れているということは、今後Webにおいてこれがメインフレームになる可能性を秘めていると考えられます。

PayPal社がバックエンドをJavaからJavaScriptへ移行
NASA Open API

まとめ

今回はnode.jsについて知識を得るために大事なポイントに触れていきました。
C10K問題から、それを解決するためのひとつとしてnode.jsが出てきましたが、それも既に3〜4年ぐらい前の話で、今ではもう開発選択肢の1つとして当たり前のように取り入れられているという実感があります。
次回はnode.jsをnginxで動かしているサーバで実行できる環境を構築していきます。

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